Più di 90 anni fa, l'astronomo Edwin Hubble ha osservato il primo indizio della velocità con cui l'universo si espande, chiamata costante di Hubble.

Quasi immediatamente, gli astronomi iniziarono a discutere sul valore effettivo di questa costante, e nel tempo, si rese conto che c'era una discrepanza in questo numero tra le osservazioni dell'universo primordiale e le osservazioni dell'universo tardo.

All'inizio dell'esistenza dell'universo, la luce si muoveva attraverso il plasma - non c'erano ancora stelle - e da oscillazioni simili a onde sonore create da questo, gli scienziati hanno dedotto che la costante di Hubble era di circa 67. Ciò significa che l'universo si espande di circa 67 chilometri al secondo più velocemente ogni 3,26 milioni di anni luce.

Ma questa osservazione è diversa quando gli scienziati guardano alla vita successiva dell'universo, dopo la nascita delle stelle e la formazione delle galassie. La gravità di questi oggetti provoca la cosiddetta lente gravitazionale, che distorce la luce tra una sorgente lontana e il suo osservatore.

Altri fenomeni in questo universo tardo includono esplosioni estreme ed eventi legati alla fine della vita di una stella. Sulla base di queste successive osservazioni di vita, gli scienziati hanno calcolato un valore diverso, intorno al 74. Questa discrepanza è chiamata tensione di Hubble.

Ora, un team internazionale che include un fisico dell'Università del Michigan ha analizzato un database di più di 1, 000 esplosioni di supernovae, sostenendo l'idea che la costante di Hubble potrebbe non essere effettivamente costante.

Anziché, può cambiare in base all'espansione dell'universo, cresce man mano che l'universo si espande. Questa spiegazione probabilmente richiede una nuova fisica per spiegare il crescente tasso di espansione, come una versione modificata della gravità di Einstein.

I risultati della squadra sono pubblicati nel Giornale Astrofisico .

"Il punto è che sembra esserci una tensione tra i valori più grandi per le osservazioni dell'universo tardo e i valori più bassi per l'osservazione dell'universo iniziale, " disse Enrico Rinaldi, assegnista di ricerca presso il Dipartimento di Fisica U-M. "La domanda che ci siamo posti in questo articolo è:cosa succede se la costante di Hubble non è costante? Cosa succede se cambia effettivamente?"

I ricercatori hanno utilizzato un set di dati di supernovae, esplosioni spettacolari che segnano la fase finale della vita di una stella. Quando brillano, emettono un tipo specifico di luce. Nello specifico, i ricercatori stavano esaminando le supernove di tipo Ia.

Questi tipi di stelle di supernova sono stati usati per scoprire che l'universo si stava espandendo e accelerando, Rinaldi ha detto e sono conosciute come "candele standard, " come una serie di fari con la stessa lampadina. Se gli scienziati conoscono la loro luminosità, possono calcolare la loro distanza osservando la loro intensità nel cielo.

Prossimo, gli astronomi usano il cosiddetto "redshift" per calcolare come il tasso di espansione dell'universo potrebbe essere aumentato nel tempo. Redshift è il nome del fenomeno che si verifica quando la luce si estende mentre l'universo si espande.

L'essenza dell'osservazione originale di Hubble è che più lontano dall'osservatore, più la lunghezza d'onda si allunga, come se avessi attaccato uno Slinky a un muro e ti fossi allontanato da esso, tenendo un'estremità tra le mani. Redshift e distanza sono correlati.

Nello studio del team di Rinaldi, ogni bin di stelle ha un valore di riferimento fisso di redshift. Confrontando il redshift di ogni bin di stelle, i ricercatori possono estrarre la costante di Hubble per ciascuno dei diversi bin.

Nella loro analisi, i ricercatori hanno separato queste stelle in base a intervalli di redshift. Hanno messo le stelle a un intervallo di distanza in un "bin, " poi un numero uguale di stelle al successivo intervallo di distanza in un altro contenitore, e così via. Più il bidone è vicino alla Terra, più giovani sono le stelle.

"Se è una costante, quindi non dovrebbe essere diverso quando lo estraiamo da cassonetti di diversa distanza. Ma il nostro risultato principale è che in realtà cambia con la distanza, " ha detto Rinaldi. "La tensione della costante di Hubble può essere spiegata da una certa dipendenza intrinseca di questa costante dalla distanza degli oggetti che usi".

Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che la loro analisi della costante di Hubble che cambia con lo spostamento verso il rosso consente loro di "collegare" senza problemi il valore della costante dalle sonde dell'universo primordiale e il valore dalle sonde dell'universo tardo, disse Rinaldi.

"I parametri estratti sono ancora compatibili con la comprensione cosmologica standard che abbiamo, " ha detto. "Ma questa volta si spostano solo un po' mentre cambiamo la distanza, e questo piccolo spostamento è sufficiente per spiegare perché abbiamo questa tensione".

I ricercatori affermano che ci sono diverse possibili spiegazioni per questo apparente cambiamento nella costante di Hubble, una delle quali è la possibilità di distorsioni osservative nel campione di dati. Per aiutare a correggere potenziali pregiudizi, gli astronomi stanno usando la Hyper Suprime-Cam sul Subaru Telescope per osservare le supernove più deboli su una vasta area. I dati di questo strumento aumenteranno il campione di supernove osservate da regioni remote e ridurranno l'incertezza nei dati.